У зв’язку з відносно великою тензочутливістю (зміна опору при деформації) металевих плівок їх можна використовувати як чутливий елемент датчика тиску.
На кафедрі прикладної фізики СумДУ була запропонована така конструкція ДТ.
Робочою частиною датчика є тонка (d = 0,5-1 мм) мембрана, яка виготовляється в тефлоновій або фторопластовій підкладці і на яку термовипаруванням наносяться чутливий елемент, контактні площини та електроконтакти. Найбільш простий варіант чутливого елемента являє собою плівку Cr (площа – декілька мм2), яка має гарну адгезію до матеріалу мембрани. Найбільш складним завданням є формування контактних площин на краях плівки Cr. Спочатку конденсується плівка Cu (d~10 нм), на яку електролітичним способом осаджується більш товстий шар Cu (до~1 мкм), до якого приварюються або приєднуються мікропайкою контактні дроти. Разом із цим відомо, що коефіцієнт тензочутливості багатошарових плівкових систем значно більший порівняно з одношаровими. У зв’язку з цим на плівку Cr можна додатково сконденсувати плівку Cu, Ni
і т.п. Оскільки розміри корпусу ДТ відповідають розмірам посадкового гнізда для вакуумметра типу ПМТ, то даний датчик можна використовувати і для вимірювання форвакууму (Р @ 20-40 Па). Робоча характеристика для ДТ на основі плівки Cr наведена на рис. 3.7. Із цього рисунка бачимо, що робоча характеристика має дві ділянки. На першій вона немонотонна, а на другій має лінійний характер.
Описаний датчик можна використовувати і при Р>105 Па (до 1,5?105 Па). У цьому випадку залежність від Р має майже лінійний характер, причому зі збільшенням Р відносна зміна опору також зростає, що повністю узгоджується із уявленнями про тензоефект.
Рисунок 3.7 – Робоча характеристика датчика тиску на основі плівки хрому; Р – тиск залишкової атмосфери у вакуумній камері; Rп – початковий опір
Недоліками описаної конструкції ДТ є малий ресурс роботи, гістерезис показників, досить погана відтворюваність результатів. У той самий час певною його перевагою перед кремнієвим ДТ є простота технології виготовлення.
Задачі
Задача 8 Отримати барометричне рівняння висоти, яке використовується для градуювання електронного датчика висоти. Вважати, що температура стовпа повітря постійна.
Відповідь: , де .
Задача 9 Перевірити відповідність барометричного рівняння висоти й експериментальних даних (таблиця 3.5).
Таблиця 3.5 - Залежність тиску повітря від висоти
h, м
0
100
200
500
1000
20000
Р, мм Hg
760
751
742
716
675
41
Задача 10 Отримати залежність опору плівкового датчика тиску як функцію зовнішнього тиску.
Відповідь: , де - барометричний коефіцієнт опору.
Задача № 11. Скориставшись експериментальними даними (таблиця 3.6) для датчика тиску мембранного типу з двошаровим тонкоплівковим резистором Cu/Cr, отримати рівняння R(Р).
Таблиця 3.6 - Залежність від тиску у вакуумній камері